何黎彬 羅易

[摘 ? ?要]根據(jù)我國變電站對于系統(tǒng)配置的要求，對上海變電站的實際配置進行了研究分析，將直流系統(tǒng)對變電站帶來的影響進行了闡述，同時解釋級聯(lián)技術(shù)的優(yōu)勢以及選擇斷路器的方法，為變電站的工作提供了相關(guān)的參考設(shè)計方案。

[關(guān)鍵詞]變電站;直流系統(tǒng);斷路器

[中圖分類號]TM71 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–0–02

[Abstract]According to the requirements of substation configuration in China， this paper studies and analyzes the actual configuration of Shanghai substation， and expounds the influence of DC system on substation. At the same time， explain to you what the advantages of cascade technology. It also tells you how to choose circuit breaker， which provides the relevant reference design scheme for substation to work separately.

[Keywords]substation; DC system; circuit breaker

變電站在運行過程當中通常都是通過直流系統(tǒng)為設(shè)備提供各種信號及電源的，直流系統(tǒng)可以說是整個電力系統(tǒng)中非常重要的部分，變電站如果出現(xiàn)故障時會讓電源信號消失，而直流電源則作為一種二次保護系統(tǒng)，是一種非常重要的后備電源。直流系統(tǒng)的性能相對來說非常安全，運作起來也很可靠，對于變電站來說有著非常重要的作用。直流斷路器主要是一種裝置性元件，是為了讓一些線路出現(xiàn)短路等故障時能夠切除故障負荷。斷路器的型號在選擇時要分析它的電流等技術(shù)指標，保證其有著良好的級差配合，才能夠?qū)⒐收峡刂圃谧钚〉姆秶鷥?nèi)。防止故障擴大，避免系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰的情況，選擇合理斷路器配置能讓變電站更加可靠的運行。

1 直流系統(tǒng)的級差配合及存在的問題

“低壓直流系統(tǒng)”是應(yīng)用于水力、火力發(fā)電廠，各類變電站和其他使用直流設(shè)備的用戶，為給信號設(shè)備、保護、自動裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)是一個獨立的電源，它不受發(fā)電機、廠用電及系統(tǒng)運行方式的影響，并在外部交流電中斷的情況下，保證由后備電源——蓄電池繼續(xù)提供直流電源的重要設(shè)備。

我國科技在不斷進步也促使了工業(yè)發(fā)展向智能化方向進行轉(zhuǎn)變，變電站在工作過程當中要有著能夠?qū)﹄娏鬟M行二次保護的裝置，直流系統(tǒng)通常就能夠?qū)ψ冸娬具M行良好的二次保護。如果發(fā)電廠以及變電站等單位沒有直流電源的話，就不能使電力裝置自動啟動，開關(guān)不能夠正常進行工作，設(shè)備就是處于沒有保護的狀態(tài)下運行的，這樣的情況很容易導(dǎo)致故障的出現(xiàn)。如果故障導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)損壞會擴大事故，從而使得一些較為嚴重的后果出現(xiàn)。我國發(fā)生了很多因為直流電源燒毀設(shè)備，導(dǎo)致事故發(fā)生的案例。

之前就有一個變電站因為故障讓設(shè)備出現(xiàn)爆炸的情況，但是蓄電池沒有足夠的直流電來中斷事故，所以導(dǎo)致很多設(shè)備燒毀，造成非常大的經(jīng)濟損失。上海地區(qū)某220 kV及以下電壓等級變電站的支流保護劃分為三個級別，而后面的兩個等級都運用直流斷路器，上下級相互間也有一定的級差配合選擇。一般而言，簡單回路中僅借用電流級差就能夠充分滿足電網(wǎng)運行的選擇性要求。但在直流電源系統(tǒng)容量比較大或是比較復(fù)雜的系統(tǒng)里，直流電源系統(tǒng)還要求運用級差配合才可以滿足這些選擇要求。

2 直流系統(tǒng)的級差配合可能存在的問題

變電站的直流系統(tǒng)一般都是通過熔斷器進行保護的，但是直流斷路器才是市場上主流的保護裝置，直流斷路器的反時限特點讓其短路電流到達一定數(shù)值時就可以自動跳閘。上下級分路器容易引起變電站的直流系統(tǒng)發(fā)生故障，出現(xiàn)越級跳閘的情況，讓設(shè)備的保護控制回路等裝置容易出現(xiàn)停電情況，所以這些設(shè)備就不能夠正常運行。直流系統(tǒng)的斷路器保護應(yīng)該如何配合出現(xiàn)的故障就成為了現(xiàn)在需要解決的問題。變電站內(nèi)直流負荷相對來說是非常多的，所以很多回路都是串聯(lián)起來，形成斷路器聯(lián)級。上下級支架的配合如果出現(xiàn)問題，容易使設(shè)備出現(xiàn)越級故障，從而使得設(shè)備出現(xiàn)越級跳閘熔斷事故，這主要因為配合不當導(dǎo)致的。

變電站的直流系統(tǒng)分布廣泛，在進行供電時也有著很多的回路，在直流電路中必須要有著熔斷器或者斷路器對其進行保護，它們通常采用串聯(lián)方式，這就需要選擇一個正確的保護方案，讓上下級之間能夠協(xié)調(diào)配合。

（1）交直流斷路器一般是混合使用的，因為交流與直流之間的運作過程不同，額定值相同的斷路器開斷電源的能力也不一樣，所以不能夠用交流斷路器代替直流斷路器，更不能將斷路器混合使用，這也會導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)越級誤差。斷路器在運行時主要工作原理就是磁脫扣的原理，其使用電流峰值作為標定的有效值。交流峰值一般是高于有效值的，所以在斷路器處于定值的狀態(tài)下，直流回路中的交流斷路器的額定值大于直流斷路器的定值。另外，直流與交流斷路器之間的滅火原理都有著一定的差別，交流斷路器不能直接使用直流電弧讓電流熄滅，不然會導(dǎo)致越級動作的出現(xiàn)。

（2）熔斷器的質(zhì)量參數(shù)問題也是要引起重視的，熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)都是在產(chǎn)品進行實驗時得出的，熔斷器一般要在有效值內(nèi)的交流電源中進行運作，在運作時它都有著一個正確的特性曲線，電站直流系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障的原因與情況都有著一定的差別。熔斷器廠家所設(shè)計的設(shè)備都是按同一型號和規(guī)格進行的，如果熔斷器回路中有著不同類型或者級差配合時則需要引起重視。從目前情況來看，生產(chǎn)低壓電器的廠家是非常多的，但是產(chǎn)品質(zhì)量無法得到保證，廠家生產(chǎn)的每個設(shè)備在參數(shù)上都會有一定的差別。

（3）上、下級間設(shè)備額定值極差在選擇時也要引起重視，避免出現(xiàn)選擇不當?shù)那闆r。熔斷器的主要工作原理就是熱效應(yīng)，斷路器將熱效應(yīng)和磁效應(yīng)兩個有著不同特點的工作原理進行結(jié)合，它們的特性曲線以及極差都不相同，所以在進行配合工作時不能只考慮一種設(shè)備的規(guī)定。

3 斷路器級差配合的原則和建議

3.1 原則

直流斷路器在設(shè)計與選擇過程當中的主要依據(jù)是它的產(chǎn)品參數(shù)，而性能指標的產(chǎn)品參數(shù)一般都是由廠商提供的。在設(shè)計過程當中，首先要選擇參數(shù)指標符合要求的斷路器，指標必須是按照國家標準來認定的。斷路器在生產(chǎn)過程當中也要按照行業(yè)標準進行，各部件在配置時要對極差配合進行準確的校驗。根據(jù)行業(yè)標準的相關(guān)規(guī)定以及相關(guān)的保護配合規(guī)則要求，在直流斷路器的上一級安裝熔斷器，斷路器的電流應(yīng)該設(shè)定為直流斷路器的倍級以上。如果要將直流斷路器熱到熔斷器的上一級時，那直流斷路器的電流應(yīng)該是熔斷器的倍級以上。斷路器在選擇過程當中如果出現(xiàn)短路情況，脫扣器的上下級配合系數(shù)要呈現(xiàn)等于或者大于狀態(tài)。

3.2 建議

變電站的直流系統(tǒng)分布廣泛，在進行供電時也有著很多的回路，在直流電路中必須要有熔斷器或者斷路器對其進行保護，它們通常會串聯(lián)，這就需要選擇一個正確的保護方案，讓上下級之間能夠協(xié)調(diào)配合。通過對相關(guān)實驗結(jié)果的分析，上海變電站系統(tǒng)在上下級配合上存在著以下幾個問題：三級和四級的配合情況有一定問題，應(yīng)該將三級配合盡量簡化為，三級配合的回路中一般都是采用直流斷路器配合模式。不過通常情況下，上一級如果選擇的是直流斷路，那么下一級也應(yīng)該使用直流斷路器，否則不能滿足級差配合需要。上級為直流斷路器，下級只能夠安裝直流斷路器，且要選擇同一廠家的產(chǎn)品。變電站在進行直流系統(tǒng)供電時，有許多支路需要對斷路器進行保護，所以如何選擇一個良好的保護方案，讓上下級之間進行協(xié)調(diào)配合，是需要進行研究的問題。上海變電站應(yīng)該改變?nèi)壦募夒娐分g的配合方案，四級的直流斷路器電流大于三級額定值是不符合極差配合規(guī)定的，在工程設(shè)計當中應(yīng)該避免這種情況出現(xiàn)。變電站已經(jīng)很少使用二級、三級熔斷器和斷路器進行配合，一級和二級之間的配合大多是使用熔斷器，二級則是使用斷路器。實驗表明，一級二級之間的選擇性還是比較高的。

4 結(jié)語

根據(jù)我國變電站對于系統(tǒng)配置的要求，對上海變電站的實際配置進行了研究分析，將直流系統(tǒng)對變電站帶來的影響進行了闡述，同時解釋級聯(lián)技術(shù)的優(yōu)勢，以及選擇斷路器的方法。對實驗的具體資料和數(shù)據(jù)都進行了整合和研究，從而提出了變電站直流系統(tǒng)應(yīng)該如何選用設(shè)備，同時對怎樣進行極差之間的保護配合提出了參考意見，希望能夠?qū)ψ冸娬竟ぷ饔兄欢ǖ耐七M作用。

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